3.2. transporte de contaminantes en el agua subterránea 3...
TRANSCRIPT
3.2.1 Advección
Proceso por el que los solutos son transportados por el movimiento de la masa de agua
Ley de Darcy
dldhKv
dldhK
AQ
dldhAKQ D =⇒=⇒=
Q caudalA secciónK permeabilidaddh/dl gradiente hidráulico
3.2. Transporte de contaminantes en el agua subterránea
dldh
mK
mvv
ee
Da ==
vD Velocidad de Darcyva Velocidad real del aguame porosidad eficaz
SECCIÓN DE LA COLUMNA
Sin embargo el caudal no pasa a través de toda la sección, sino por los poros
780
m.s.
n.m
760
m.s.
n.m
740
m.s.
n.m
3.2.2. Dispersión mecánica y difusión molecular
Dispersión mecánica
Difusión molecular
Debido a diferencias de concentración
Se produce incluso en ausencia de movimiento
Primera Ley de Fick
F = -Dm (∂C/∂x) Dm Coef. de difusión en líquidos
D* = ω DmD* Coef. de difusión aparente en
medios porososW: factor entre 0,01 y 0,5
2
2*
xCD
tC
∂∂
=∂∂
Segunda Ley de Fick
Dl = D* + D
Dispersión y difusión se pueden agrupar en un único parámetro
Dl Coef. de dispersión hidrodinámica
Si el movimiento del agua es rápido Dl ≈ D
Si el movimiento del agua es muy lento Dl ≈ D*
El coeficiente de dispersión hidrodinámica es un parámetro muy difícil de medir. Factor de Escala
Otro factor muy importante es la heterogeneidad
Los acuíferos raramente son homogéneos
El contaminante se transporta a través de las zonas más permeables
3.2.3. Transporte de sustancias reactivas
Efecto de retardo en el avance del contaminante
db
c
af K
mvv
Rρ
+== 1Rf factor de retardova velocidad aguavc velocidad de contaminanteρb densidad aparentem porosidad
Con m entre 0,20 y 0,40 y ρb entre 1,6 y 2,1:
Rf varía entre 1+ 4Kd y 1 + 10Kd
Kd = 1 Rf = entre 5 y 11
Kd = 100 Rf = entre 400 y 1000
En el caso de que sean varios los contaminantes con distintos Kdpueden viajar a distintas velocidades.
Reacciones reversibles, si fluye agua limpia por el acuífero el terrenopuede ‘devolver’ el contaminante al agua
3.2.4. Transporte de sustancias degradables
⇒ Retardo en el avance del contaminante
RESUMEN
PROCESOS
3.2.5. Ecuación general de transporte de masas (en una dimensión)
mr
xCv
xCD
tC
xx ±∂∂
−∂∂
=∂∂
2
2
Modelos matemáticos para su resolución
3.3. Casos especiales
3.3.1. Transporte en medios fracturados
3.3.2. Transporte de fluidos inmiscibles en el agua
NAPLs (Non Aqueous Phase Liquids)
LNAPLs
DNAPLs (Dense)
LNAPLs (Light)
DNAPLs
CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
- Introducción
- Contaminación de origen urbano
- Contaminación de origen agrícola
- Contaminación de origen industrial
Vertido en superficie
Vertido en ZNS
Vertido en ZS
Contaminación de origen urbano
Residuos sólidos urbanos:
M.O., condiciones reductoras, metalesmicroorganismos patógenos.
Contaminación de origen agrícola
Contaminación difusa o extensa
Fertilizantes
• Compuestos de N, P y K• P y K son poco móviles, la forma de N más estable en el suelo son
los NO3- muy móviles
• Principal causa de la contaminación de las aguas subterráneas• Estratificación vertical de las concentraciones• Variaciones estacionales en los contenidos de nitratos
Aguas residuales urbanas:
Sales minerales, M.O., microorganismos patógenos,NH4
+, NO2-...
Pesticidas
• Amplia gama de compuestos, plaguicidas, herbicidas, fungicidas, etc• Importancia del Kd, contenido en M.O. del medio, persistencia,
toxicidad, etc.
Aumento de la salinidad:
• Sulfatos, cloruros, sodio, etc.• Problemas en el suelo o en el acuífero
Contaminación ganadera• Purines• Altos contenidos en M.O., coliformes, nitritos, etc.
Contaminación de origen industrial
• Fugas en conductos, accidentes, almacenamientos de materias primas,eliminación de residuos sólidos y líquidos, etc.
• Fuentes puntuales• Gran variabilidad
DESCONTAMINACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS
Medidas muy costosas, lentas y complejas
Tres posibilidades:
Medidas de contención y aislamiento del contaminante
Métodos de extracción del contaminante
Métodos de destrucción in situ del contaminante
MEDIDAS DE CONTENCIÓN Y AISLAMIENTO
• Muros impermeables (cementos, bentonitas)
• Sellado y drenajes superficiales
• Controles hidrodinámicos (barrera de bombeo o inyección)
• Estabilización y solidificación
METODOS DE EXTRACCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN
• Excavación y tratamiento ex situ
• Bombeo y tratamiento
• Métodos de intercepción
• Extracción del vapor del suelo o ventilación del suelo (soil venting)
• Inyección de aire en la Zona Saturada (air stripping)
METODOS DE DESTRUCCIÓN IN SITU DE LA CONTAMINACIÓN
Se basan en favorecer la degradación de los contaminantes:
• Bioventing
Diferencias entre bioventing y soil venting
Factores más importantes: Tª, pH, nutrientes
• Biodegradación intrínseca
• Degradación química abiótica
• Barreras reactivas
Estrato impermeable
Penacho de contaminación
Barrera reactiva
Agua subterráneadescontaminada
Zona permeableRetención de metales pesados
Degradación orgánica